(57)【要約】【課題】金属保持物質から銅を回収する効果的且つ効率的な方法を提供すること。【解決手段】銅溶媒／溶液抽出技法又は装置を使用することなく浸出溶液から高品質のカソード銅を生成するための、銅含有鉱石、濃縮物、又はその他の銅保持物質から銅を回収するシステム又はプロセス。銅含有鉱石から銅を回収するプロセスは、一般的に、粉砕した銅含有鉱石、濃縮物、又はその他の銅保持物質を含有する供給流（１０１）を提供する工程、供給流を浸出して銅含有溶液を生成する工程（１０３０）、銅含有溶液を一つ以上の物理的又は化学的コンディショニング工程でコンディショニングする工程、及び銅含有溶液を電解抽出の前に溶媒／溶液抽出に付すことなく、多電解抽出段階（１０７０、１０８０）で銅含有溶液から銅を直接電解抽出する工程を含む。【選択図】図１
2010255118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本明細書中に記載の発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般的には、銅含有鉱石、濃縮物、又はその他の銅保持物質から銅を回収するプロセス、より具体的には、超微粉砕、銅分離操作、及び加圧浸出を使用して、多段階直接電解抽出プロセスでカソード銅を生成するプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
銅鉱石、濃縮物のような銅含有物質、及びその他の銅保持物質の湿式製錬処理は、何年にもわたって十分に確立されてきた。現在、これらの物質の湿式製錬処理に対して多くの創造的な手法が存在するが、現在知られている又は開発中のほぼ全てのプロセスに共通するのは、溶液精製及び銅回収のための溶媒／溶液抽出及び電解抽出（ＳＸ−ＥＷ）操作の使用である。
【０００３】
銅回収の伝統的な湿式製錬プロセスは、最初に銅含有物質を、大気中又は高温高圧の条件下の何れかで、硫酸溶液により浸出することを含む。得られた液体流、いわゆる浸出貴液（ｐｒｅｇｎａｎｔ  ｌｅａｃｈ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を溶媒／溶液抽出段階で回収及び処理し、ここで、浸出溶液を有機溶媒（即ち、灯油のような適切な希釈剤と混合された抽出剤）と混合する。有機相は、浸出貴液から銅を選択的に除去する。次に銅充填有機相を酸水溶液と混合し、これは、抽出剤から銅を剥離して、電解抽出に適する溶液流を生成する。この得られた溶液には銅が高濃縮しており、比較的に純粋であり、一般的には電解抽出回路で処理して、高品質の銅カソードを得る。
【０００４】
溶媒／溶液抽出による浸出貴液からの銅の精製は、高純度銅金属の電解抽出に適した濃縮銅溶液を提供する手段として成功したことが証明されている。銅を直接電解抽出すること、即ち、溶媒／溶液抽出による精製工程を挟むことなく、浸出貴液から直接銅をメッキすることが知られている。しかし、いわゆる直接電解抽出プロセスによって回収された銅は、多くの場合にそのまま使用又は販売するには不純すぎるため、一般に追加の費用をかけて更に精製しなければならないか、又は値引きして販売する場合もある。より具体的には、従来技術は、比較的低品質の銅生成物を生成する銅の直接的な電解抽出能力を示した。
【０００５】
従来のプロセス技法に対して低減された費用で銅の高い回収を達成することを可能にする、例えば黄銅鉱、輝銅鉱、斑銅鉱、銅藍、方輝銅鉱、及び硫砒銅鉱のような金属保持物質から銅を回収する効果的且つ効率的な方法が有益である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の要旨）
本発明が従来技術の欠陥及び欠点に対処する方法が、本明細書以下で詳細に記載されているが、一般に、本発明の種々の態様によれば、銅含有物質から銅及びその他の金属分を回収するプロセスは、例えば、加圧浸出系から銅含有溶液を得て、次に銅含有溶液を電解抽出のために適切にコンディショニングすることを含む。本発明の例示的態様において、銅含有溶液の組成は、例えば酸及び銅濃度に関して、溶媒／溶液抽出回路により生成される電解質の組成と同様である。しかし、本発明の種々の実施形態によれば、銅含有溶液を、電解抽出の前に溶媒／溶液抽出に付すことはない。
【０００７】
本発明の例示的実施形態によれば、銅含有物質から銅を回収するプロセスは、一般に、（ｉ）銅含有物質を含有する供給流を提供する工程；（ｉｉ）場合により、銅含有供給流を銅分離段階に付す工程；（ｉｉｉ）銅含有供給流を常圧浸出又は加圧浸出に付して、銅含有溶液を得る工程；（ｉｖ）一つ以上の化学的又は物理的なコンディショニング工程によって銅含有溶液をコンディショニングする工程；（ｖ）銅含有溶液を溶媒／溶液抽出に付すことなく、銅含有溶液から銅を直接電解抽出する工程；（ｖｉ）場合により、電解抽出工程の低品質の（ｌｅａｎ）電解質流の少なくとも一部分を、溶媒／溶液抽出及び電解抽出操作において処理する工程；ならびに（ｖｉｉ）低品質の電解質流の少なくとも一部分を常圧又は加圧浸出工程で再利用して、浸出操作の酸要件の一部又は全てを提供する工程を含む。
【０００８】
本発明の別の例示的実施形態によれば、銅含有物質から銅を回収するプロセスは、一般に、（ｉ）銅含有物質を含有する供給流を提供する工程；（ｉｉ）場合により、銅含有供給流を銅分離段階に付す工程；（ｉｉｉ）銅含有供給流を常圧浸出又は加圧浸出に付して、銅含有溶液を得る工程；（ｉｖ）一つ以上の化学的又は物理的なコンディショニング工程によって銅含有溶液をコンディショニングする工程；（ｖ）銅含有溶液を溶媒／溶液抽出に付すことなく、銅含有溶液から銅を直接電解抽出する工程；（ｖｉ）場合により、電解抽出工程の低品質の電解質流の少なくとも一部分を、溶媒／溶液抽出及び電解抽出操作において処理する工程；及び（ｖｉｉ）低品質の電解質流の少なくとも一部分を常圧又は加圧浸出工程で再利用して、浸出操作の酸要件の一部又は全てを提供する工程を含む。本明細書で使用される時、用語「加圧浸出」とは、物質が液体（例えば、酸性溶液、水、等）及び酸素を高温高圧（例えば、周囲圧を超える）の条件下で接触させる、金属回収プロセスをいう。
【０００９】
本発明の例示的実施形態の任意の態様において、一つ以上の処理工程を使用して、直接電解抽出プロセスにより低品質の電解質の再利用部分中の酸から銅を分離し、従って、銅の有意な部分を廃棄することなく、処理回路から酸及び不純物の一部分を廃棄する。本明細書以下で更に詳細に考察する通り、多数の従来の又はこれから考案されるプロセスを利用して、供給流中の酸から銅を分離してもよい。例えば、本発明の一つの例示的態様によれば、銅沈殿工程を利用して、加圧浸出工程の前に、低品質の電解質流からの可溶化銅を、銅含有物質（例えば、微粉砕黄銅鉱）流における固体粒子の表面に沈殿させてもよく、それによって、酸溶液から銅を分離する。
【００１０】
本発明の種々の例示的態様によれば、最初に銅含有溶液を溶媒／溶液抽出に付すことなく、銅含有溶液からの直接的な銅の電解抽出を提供することによって、本発明は、銅の低コストな回収を可能にし、試薬、処理装置及び設備、並びにエネルギー源に関連する費用のような溶媒／溶液抽出に関連する費用を低減する。更に、本発明の一つの例示的態様によれば、電解抽出回路に入る銅含有溶液の組成及び分散を注意深く制御することによって、高品質で均一にメッキしたカソード銅の生産を可能にする。しかし、本発明の更に別の態様によれば、一つ以上の処理「ブリード」流を、好ましくは銅の電解抽出の後で、溶媒／溶液抽出に、又は一つ以上の遊離セル（ｌｉｂｅｒａｔｏｒ  ｃｅｌｌ）若しくはその他の同様のプロセスにおける処理に付してもよい。
【００１１】
本発明の種々の態様及び実施形態によるプロセスのこれらの及びその他の利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読み、理解することによって、当業者に明らかになるであろう。
【００１２】
本発明の主題は、明細書の結論部分に具体的に示され、明確に特許請求されている。しかし、本発明のより完全な理解は、同じ番号が同じ要素を示す図面と関連させて検討される詳細な説明を参照することにより、最も良く得られる。
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
（項目１)
金属保持物質から銅を回収する方法であって、
（ａ）銅含有物質と酸とを含有する供給流を提供する工程；
（ｂ）該供給流中の酸から少なくとも一部の該銅含有物質を分離して、銅保持物質を含む銅含有供給流を得る工程、
（ｃ）該銅含有供給流を加圧浸出に付して、金属保持溶液と残渣とを含む生成物スラリーを得る工程；
（ｄ）該生成物スラリーを一つ以上の化学的又は物理的なコンディショニング工程によってコンディショニングして、電解抽出に適する銅含有溶液を得る工程；
（ｅ）第一電解抽出段階で、該銅含有溶液を溶媒／溶液抽出に付すことなく、該銅含有溶液から銅を電解抽出して、銅カソード及び第一段階の低品質の電解質流を生成する工程；
（ｆ）第二電解抽出段階で、該第一段階の低品質の電解質流を溶媒／溶液抽出に付すことなく、該第一段階の低品質の電解質流から銅を電解抽出して、銅カソード及び第二段階の低品質の電解質流を生成する工程；ならびに、
（ｇ）該第一段階の低品質の電解質流の少なくとも一部分を、該加圧浸出工程で再利用する工程、
を包含する方法。
（項目２)
金属保持物質を含む供給流を提供する前記工程が、銅保持硫化物鉱石、濃縮物又は沈殿物を含む供給流を提供する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目３)
金属保持物質を含む供給流を提供する前記工程が、黄銅鉱、輝銅鉱、斑銅鉱、銅藍、方輝銅鉱、及び硫砒銅鉱、又はこれらの混合物若しくは組み合わせの少なくとも一つを含む供給流を提供する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目４)
金属保持物質を含む供給流を提供する前記工程が、黄銅鉱を含む供給流を提供する工程を包含する、項目３に記載の方法。
（項目５)
金属保持物質を含む供給流を提供する前記工程が、金属保持物質を含む供給流と、銅及び酸を含む溶液流とを提供する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目６)
供給流を提供する前記工程が、該供給流を制御された超微粉砕に付す工程を包含し、該制御された超微粉砕は、加圧浸出の間に、該供給流中の実質的に全ての粒子が実質的に完全に反応するように、該供給流の粒子の大きさを低減する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目７)
前記供給流を制御された超微粉砕に付す工程が、約２５ミクロン未満のＰ９８まで、該供給流の粒子の大きさを低減する工程を包含する、項目６に記載の方法。
（項目８)
前記供給流を制御された超微粉砕に付す工程が、約１０ミクロン〜約２３ミクロンのＰ９８まで、該供給流の粒子の大きさを低減する工程を包含する、項目６に記載の方法。
（項目９)
前記供給流を制御された超微粉砕に付す工程が、約１３ミクロン〜約１５ミクロンのＰ９８まで、該供給流の粒子の大きさを低減する工程を包含する、項目６に記載の方法。
（項目１０)
前記分離工程が、銅含有電解質流中の銅の少なくとも一部分を反応させて、該銅含有電解質流中の銅の少なくとも一部分を硫化銅として該供給流中に沈殿させる工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目１１)
前記分離工程が、銅含有電解質流中の銅の少なくとも一部分を二酸化硫黄の存在下で反応させる工程を包含し、それによって、該銅含有電解質流中の銅の少なくとも一部分が硫化銅として該供給流中に沈殿する、項目１に記載の方法。
（項目１２)
前記浸出工程が、加圧浸出容器中において、前記銅含有供給流の少なくとも一部分を浸出する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目１３)
前記浸出工程が、加圧浸出容器中において、前記銅含有供給流の少なくとも一部分を、約１４０℃〜約１８０℃の温度、約５０ｐｓｉ〜約７５０ｐｓｉの全動作圧力下で浸出する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目１４)
更に、前記浸出工程が、前記加圧浸出容器の中に酸素を注入して、該加圧浸出容器中の酸素分圧を約５０ｐｓｉ〜約２５０ｐｓｉに維持する工程を包含する、項目１３に記載の方法。
（項目１５)
前記銅含有供給流を加圧浸出する工程が、リグニン誘導体、オルトフェニレンジアミン、アルキルスルホン酸、及びこれらの混合物からなる群より選択される界面活性剤の存在下で該銅含有供給流を加圧浸出する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目１６)
前記銅含有供給流を加圧浸出する工程が、リグノスルホン酸カルシウムの存在下で該銅含有供給流を加圧浸出する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目１７)
前記銅含有供給流を加圧浸出する工程が、該銅含有供給流中の濃縮物１トン当たり約２〜約２０キログラムの量の界面活性剤の存在下で該銅含有供給流を加圧浸出する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目１８)
更に、前記コンディショニング工程が、前記銅含有溶液の少なくとも一部分と銅含有電解質流の少なくとも一部分とを混合して、該銅含有溶液中に約１５〜約８０グラム／リットルの銅濃度を達成する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目１９)
前記コンディショニング工程が、前記生成物スラリーの少なくとも一部分を固液分離に付す工程を包含し、前記銅保持溶液の少なくとも一部分が前記残渣から分離される、項目１に記載の方法。
（項目２０)
更に、前記コンディショニング工程が、前記金属保持溶液の少なくとも一部分と一つ以上の金属保持流の少なくとも一部分とを混合して、該金属保持溶液中に所望の銅濃度を達成する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目２１)
更に、前記コンディショニング工程が、前記金属保持溶液の少なくとも一部分と一つ以上の金属保持流の少なくとも一部分とを混合して、該金属保持溶液中に約１５〜約８０グラム／リットルの銅濃度を達成する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目２２)
前記コンディショニング工程が、前記生成物スラリーの少なくとも一部分を濾過に付す工程を包含し、前記金属保持溶液の少なくとも一部分が前記残渣から分離される、項目１に記載の方法。
（項目２３)
更に、常圧浸出操作下で前記第二段階の低品質の電解質流の一部分を使用する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目２４)
更に、前記第二段階の低品質の電解質流の一部分を前記分離工程で再利用する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目２５)
金属保持物質から銅を回収する方法であって、
（ａ）銅含有物質と酸とを含有する供給流を提供する工程；
（ｂ）該供給流中の酸から少なくとも一部の該銅含有物質を分離して、銅保持物質を含む銅含有供給流を得る工程、
（ｃ）該銅含有供給流を加圧浸出に付して、金属保持溶液と残渣とを含む生成物スラリーを得る工程；
（ｄ）該生成物スラリーを一つ以上の化学的又は物理的なコンディショニング工程によってコンディショニングして、電解抽出に適する銅含有溶液を得る工程；
（ｅ）第一電解抽出段階で、該銅含有溶液を溶媒／溶液抽出に付すことなく、該銅含有溶液から銅を電解抽出して、銅カソード及び第一段階の低品質の電解質流を生成する工程；
（ｆ）該第一段階の低品質の電解質流の少なくとも一部分を、該加圧浸出工程で再利用する工程；
（ｇ）第二電解抽出段階で、該第一段階の低品質の電解質流を溶媒／溶液抽出に付すことなく、該第一段階の低品質の電解質流から銅を電解抽出して、銅カソード及び第二段階の低品質の電解質流を生成する工程；ならびに、
（ｈ）該第二段階の低品質の電解質流の少なくとも一部分を、該加圧浸出工程または分離工程で再利用する工程、
を包含する方法。
（項目２６)
金属保持物質を含む供給流を提供する前記工程が、銅保持硫化物鉱石、濃縮物又は沈殿物を含む供給流を提供する工程を包含する、項目２５に記載の方法。
（項目２７)
金属保持物質を含む供給流を提供する前記工程が、黄銅鉱、輝銅鉱、斑銅鉱、銅藍、方輝銅鉱、及び硫砒銅鉱、又はこれらの混合物若しくは組み合わせの少なくとも一つを含む供給流を提供する工程を包含する、項目２５に記載の方法。
（項目２８)
金属保持物質を含む供給流を提供する前記工程が、黄銅鉱を含む供給流を提供する工程を包含する、項目２７に記載の方法。
（項目２９)
金属保持物質を含む供給流を提供する前記工程が、金属保持物質を含む供給流と、銅及び酸を含む溶液流とを提供する工程を包含する、項目２５に記載の方法。
（項目３０)
供給流を提供する前記工程が、該供給流を制御された超微粉砕に付す工程を包含し、該制御された超微粉砕は、加圧浸出の間に、該供給流中の実質的に全ての粒子が実質的に完全に反応するように、該供給流の粒子の大きさを低減する工程を包含する、項目２５に記載の方法。
（項目３１)
前記供給流を制御された超微粉砕に付す工程が、約２５ミクロン未満のＰ９８まで、該供給流の粒子の大きさを低減する工程を包含する、項目３０に記載の方法。
（項目３２)
前記供給流を制御された超微粉砕に付す工程が、約１０ミクロン〜約２３ミクロンのＰ９８まで、該供給流の粒子の大きさを低減する工程を包含する、項目３０に記載の方法。
（項目３３)
前記供給流を制御された超微粉砕に付す工程が、約１３ミクロン〜約１５ミクロンのＰ９８まで、該供給流の粒子の大きさを低減する工程を包含する、項目３０に記載の方法。
（項目３４)
前記分離工程が、銅含有電解質流中の銅の少なくとも一部分を反応させて、該銅含有電解質流中の銅の少なくとも一部分を硫化銅として該供給流中に沈殿させる工程を包含する、項目２５に記載の方法。
（項目３５)
前記分離工程が、銅含有電解質流中の銅の少なくとも一部分を二酸化硫黄の存在下で反応させる工程を包含し、それによって、該銅含有電解質流中の銅の少なくとも一部分が硫化銅として該供給流中に沈殿する、項目２５に記載の方法。
（項目３６)
更に、前記分離工程からの前記銅含有供給流が、酸保持溶液成分及び銅含有固体成分を含み、該銅含有供給流を固液分離に付す工程を包含し、それによって、該酸保持溶液成分の少なくとも一部分が該銅含有供給流から除去される、項目２５に記載の方法。
（項目３７)
更に、浸出操作下で前記銅含有供給流から除去された酸保持溶液成分の少なくとも一部分を利用する工程を包含する、項目３６に記載の方法。
（項目３８)
更に、常圧浸出操作下で前記銅含有供給流から除去された酸保持溶液成分の少なくとも一部分を利用する工程を包含する、項目３６に記載の方法。
（項目３９)
前記浸出工程が、前記供給流の少なくとも一部分を、加圧浸出容器中、約１４０℃〜約１８０℃の温度、約５０ｐｓｉ〜約７５０ｐｓｉの全動作圧力下で浸出する工程を包含する、項目２５に記載の方法。
（項目４０)
更に、前記浸出工程が、前記加圧浸出容器の中に酸素を注入して、該加圧浸出容器中の酸素分圧を約５０ｐｓｉ〜約２５０ｐｓｉに維持する工程を包含する、項目３９に記載の方法。
（項目４１)
前記銅含有供給流を加圧浸出する工程が、リグニン誘導体、オルトフェニレンジアミン、アルキルスルホン酸、及びこれらの混合物からなる群より選択される界面活性剤の存在下で該銅含有供給流を加圧浸出する工程を包含する、項目２５に記載の方法。
（項目４２)
前記銅含有供給流を加圧浸出する工程が、リグノスルホン酸カルシウムの存在下で該銅含有供給流を加圧浸出する工程を包含する、項目２５に記載の方法。
（項目４３)
前記銅含有供給流を加圧浸出する工程が、該銅含有供給流中の濃縮物１トン当たり約２〜約２０キログラムの量の界面活性剤の存在下で該銅含有供給流を加圧浸出する工程を包含する、項目２５に記載の方法。
（項目４４)
更に、前記コンディショニング工程が、前記銅含有溶液の少なくとも一部分と銅含有電解質流の少なくとも一部分とを混合して、該銅含有溶液中に約１５〜約８０グラム／リットルの銅濃度を達成する工程を包含する、項目２５に記載の方法。
（項目４５)
前記コンディショニング工程が、前記生成物スラリーの少なくとも一部分を固液分離に付す工程を包含し、前記金属保持溶液の少なくとも一部分が前記残渣から分離される、項目２５に記載の方法。
（項目４６)
更に、前記残渣から分離された金属保持溶液の一部を前記加圧浸出工程で再利用する工程を包含する、項目４５に記載の方法。
（項目４７)
更に、前記コンディショニング工程が、前記金属保持溶液の少なくとも一部分と一つ以上の金属保持流の少なくとも一部分とを混合して、該金属保持溶液中に所望の銅濃度を達成する工程を包含する、項目４５に記載の方法。
（項目４８)
更に、前記コンディショニング工程が、前記金属保持溶液の少なくとも一部分と一つ以上の金属保持流の少なくとも一部分とを混合して、該金属保持溶液中に約１５〜約８０グラム／リットルの銅濃度を達成する工程を包含する、項目４５に記載の方法。
（項目４９)
前記コンディショニング工程が、前記生成物スラリーの少なくとも一部分を濾過に付す工程を包含し、前記金属保持溶液の少なくとも一部分が前記残渣から分離される、項目２５に記載の方法。
（項目５０)
更に、前記加圧浸出操作下で前記生成物スラリーの一部分を再利用する工程を包含する、項目２５に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の例示的実施形態による銅回収プロセスのフローチャートを示す。
【図２】本発明の代替的実施形態による銅回収プロセスの種々の態様のフローチャートを示す。
【図３】本発明の代替的実施形態による銅回収プロセスのフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（例示的な実施形態の詳細な説明）
本発明は、先行技術のプロセス、特にその他のいわゆる「直接電解抽出」プロセスに対して、特に生成物品質及びプロセスの効率の観点から顕著な利点を示す。更に、従来の常圧及び加圧浸出、溶媒／溶液抽出及び電解抽出プロセスシーケンスを使用する現行の銅回収プロセスは、本発明が提供する多くの商業的利益を利用するために、多くの場合において容易に改修することができる。
本発明の例示的実施形態の任意の態様において、銅含有電解質流として電解抽出段階で発生した酸の少なくとも一部分は、実質的に全ての銅が銅含有電解質流から除去される任意の分離工程の後で、銅回収プロセスの外へ出される。この発生した酸を、希薄化するか又は処分するのではなく、何らかの方法で利用することが一般に経済的に有益である。従って、本明細書以下で更に詳細に考察する通り、これらの任意の態様を組み込む本発明の実施形態は、多くの場合に実質的な酸の連続供給を必要とする、堆積浸出、バット浸出、ダンプ又は備蓄浸出、パッド浸出、撹拌槽浸出及び細菌浸出操作のような従来の常圧浸出操作と組み合わせることの特別の有用性を見出す場合もある。
【００１５】
本発明の例示的実施形態の一態様によれば、銅含有物質を含有する供給流を処理のために提供する。本発明の種々の実施形態によれば、銅含有物質は、銅及び／又はその他の金属分を回収することができる、鉱石、濃縮物又はその他のあらゆる銅保持物質であり得る。銅含有物質中の銅は、酸化銅、硫化銅、及び／又はその他の銅鉱物の形態であり得、銅含有物質は、例えば金、白金族金属、銀、亜鉛、ニッケル、コバルト、モリブデン、希土類金属、レニウム、ウラン及びこれらの混合物のような種々の金属の多くを含み得る。本発明の種々の態様及び実施形態は、例えば、黄銅鉱（ＣｕＦｅＳ２）、輝銅鉱（Ｃｕ２Ｓ）、斑銅鉱（Ｃｕ５ＦｅＳ４）、銅藍（ＣｕＳ）、硫砒銅鉱（Ｃｕ３ＡｓＳ４）、方輝銅鉱（Ｃｕ９Ｓ５）、及び／又はこれらの混合物のような銅保持硫化物鉱石から銅を回収することに関して、特に有益であることを証明する。
【００１６】
本発明の例示的実施形態によれば、銅は、硫化銅濃縮物のような金属保持物質から回収される金属である。この例示的実施形態の一態様は、泡沫浮遊選鉱により生じる硫化銅濃縮物の使用を含む。泡沫浮遊選鉱の調製において、金属保持物質供給流を、脈石物質から鉱物保持粒子を遊離する上で適した粒径に粉砕する。しかし、上記で示したように、その他の濃縮物を利用してもよい。
【００１７】
金属保持物質１０１の状態を、その状態が処理操作の全体的な有効性及び効率に影響を与えることができるように選択した処理方法に適するようにできる任意の様式で、金属保持物質１０１を金属回収処理のために調製することができる。例えば、粒径、組成、及び成分濃度のような供給流の状態は、例えば常圧浸出又は加圧浸出のような下流の処理操作の全体的な有効性及び効率に影響を与えることができる。所望の組成及び成分濃度パラメータは、種々の化学的及び／又は物理的処理段階で達成することができ、その選択は、選択した処理スキーム、装置の費用及び物質の仕様の動作パラメータに依存する。
【００１８】
本発明の例示的態様によれば、銅含有供給物質の粒径は、常圧又は加圧浸出、それに続く金属回収処理の処理段階を最適化するために低減される。ボールミル、タワーミル、超微粉砕ミル、アトリションミル、撹拌ミル、水平ミル等のような、銅含有物質の粒径を低減するための種々の許容される技法及び装置が現在利用可能であり、処理される物質の表面積を増大する所望の結果を達成することができる追加の技法が後で開発される場合もある。本発明の例示的実施形態の一態様に関して、銅含有物質の表面積が増加すると沈殿及び／又は浸出の際の反応速度が増加するため、かかる結果は望ましい。
【００１９】
本発明の例示的実施形態の一態様によれば、受け取るべき粒径のおよそ９８％が約１７２ミクロンである黄銅鉱濃縮物の十分な粉砕は、例えばバッフル付きの水平軸撹拌ミル又はバッフル無しの垂直撹拌ミルのような粉砕装置を使用して達成することができる。例示の装置には、Ｍｏｕｎｔ  Ｉｓａ  Ｍｉｎｅｓ（ＭＩＭ）（オーストラリア）とＮｅｔｚｓｃｈ  Ｆｅｉｎｍａｈｌｔｅｃｈｎｉｋ（ドイツ）により共同開発されたＩｓａｍｉｌｌ及びＭｅｔｓｏ  Ｍｉｎｅｒａｌｓ（フィンランド）により製造されたＳＭＤ又はＤｅｔｒｉｔｏｒミルが挙げられる。好ましくは、水平ミルが利用される場合、粉砕媒体は、Ｏｇｌｅｂａｙ  Ｎｏｒｔｏｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓａｎｄｓ  Ｉｎｃ．（米国コロラド州コロラドスプリングス）から入手可能な、１．２／２．４ｍｍ又は２．４／４．８ｍｍのＣｏｌｏｒａｄｏ  ｓａｎｄである。しかし、所望の粒径分布を達成できるあらゆる粉砕媒体を使用してもよく、その型及び大きさは、選択される用途、所望の生成物の大きさ、粉砕装置製造者の仕様等によって異なる場合がある。例示の媒体には、例えば砂、シリカ、金属ビーズ、セラミックビーズ、及びセラミック球が挙げられる。
【００２０】
本発明の例示的実施形態の別の任意の態様において、金属保持物質供給流の全て又は一部分を、任意の銅分離段階１０１０（本明細書以下で記載される）又は銅浸出段階１０３０に入れる前に、液体と合わせることができる。好ましくは、液体は水を含むが、例えばラフィネート、浸出貴液、又は低品質の電解質のようなあらゆる適切な液体を使用することができる。例えば、直接電解抽出プロセスからの低品質の電解質流１２５の一部分を、金属保持物質と合わせて、金属保持物質供給１０１を形成することができる。
【００２１】
液体と金属保持物質の任意の組み合わせは、例えばインライン混合のような種々の技法及び装置の任意の一つ以上、又は混合槽若しくはその他の適切な容器を使用して、達成することができる。本発明の実施形態の例示的態様によれば、物質の流れ中の固体金属保持物質の濃度（即ち、スラリー密度）は、流動体（ｓｔｒｅａｍ）の約５０重量％未満、好ましくは流動体の約４０重量％のオーダーである。しかし、移動、及びそれに続く処理に適するその他のスラリー密度を使用してもよい。
【００２２】
本発明の例示的実施形態の別の任意の態様によれば、電解抽出からの低品質の電解質の再生流中の銅の少なくとも一部分を、その流れ中の酸から分離し、それによって、金属回収処理に付される流れの一部における不純物の量を低減する。当該分離処理において、再生低品質の流から除去される酸を、銅含有供給流及び再生低品質の電解質流からの固体又は可溶性不純物の少なくとも一部分と一緒に、処理回路から廃棄することができる。多数の従来の又はこれから考案される分離プロセス及び技法は、低品質の電解質流中の酸からの銅の分離を達成する上で有効な場合がある。例えば、沈殿、低温加圧浸出、酸溶媒／溶液抽出／イオン交換、膜分離、セメンテーション、減圧、硫化、及び／又は遊離セルの仕様のような分離プロセス及び／又は技法は、この目的に有用である場合がある。
【００２３】
本発明の例示的実施形態の任意の分離態様は、比較的少量の画分の銅を含有する、銅分離工程１０１０から得られる酸の流れを提供することに寄与し、これは、浸出、ｐＨ制御、及び／又はその他の用途に使用することができる。更に、分離処理の利用は、特定の不純物を除去できるため有利である場合がある。例えば、得られた酸の流れは、好ましくは、金属回収処理で除去され、遠隔操作で利用されるか、処分されるか、又は希薄化されるため、その中に含有される不純物も金属回収処理で同様に除去され、従って、プロセス流（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｓｔｒｅａｍ）の中に蓄積することを防ぐ。このような不純物、特に金属不純物は、一般的には所望の金属回収処理の有効性及び効率に有害な影響を及ぼすため、このことは著しく有益である場合がある。例えば、プロセス流中の金属不純物及びその他の不純物は、注意深く制御及び／又は最小化されない場合では、電解抽出により製造されるカソード銅における物理的及び／又は化学的特性の減少に寄与し、従って、銅生成物を劣化し、その経済的価値を減少する可能性がある。
【００２４】
ここで再び図１を参照すると、本発明の例示的実施形態の任意の態様において、銅含有物質流１０１を、例えば沈殿工程のような分離工程に付し、この例示のプロセスでは、これは再生低品質の電解質流から可溶化銅を沈殿させるために役立つ。上記で詳細に考察したように、前記態様は、そうでなければ失われるか又は回収するために追加の処理を必要とする、低品質の電解質流からの銅の回収を可能にするため、重要な利点を提供し、潜在的に顕著な経済的利益をもたらす。
【００２５】
本発明の例示的実施形態によれば、任意の沈殿工程は、適切な処理容器中で、銅含有物質流１０１を低品質の電解質流１２５と、及び場合により二酸化硫黄（ＳＯ２）流１０９と組み合わせることを含む。例えば、図１で示されている実施形態において、低品質の電解質流１２５は、電解抽出操作の際に発生した再生酸性硫化銅流を含むことができる。しかしその他の流れ、好ましくは酸性の流れを使用することもできる。かかるその他の流れの使用は、本明細書以下で更に詳細に記載されるが、本発明の種々の態様によれば、好ましくは電解抽出操作からのプロセス流を使用してもよい。例えば、図１及び３で示す実施形態では、多段階電解抽出が加圧浸出の後に続く。二つの当該電解抽出段階が示されているが、追加の段階を種々の用途で利用してもよいことが理解される。しかし、第一又は第二の何れかの電解抽出段階からの低品質の電解質を、任意の銅分離工程１０１０で使用される再生電解質として使用してもよい。しかし、好ましくは、そして図３で最適に示されているように、第二電解抽出回路１０９０からの流れ１２３を、銅分離工程１０１０で再利用する。
【００２６】
本発明の実施形態の一態様において、低品質の電解質流１２５は、約２０〜約２００グラム／リットル、好ましくは約７０〜約１８０グラム／リットル、最も好ましくは約１４０〜約１７０グラム／リットルの酸濃度を有する。本発明の前記実施形態の更なる態様において、低品質の電解質流１２５は、約２０〜約５５グラム／リットル、好ましくは約２５〜約５０グラム／リットル、最も好ましくは約３０〜約４５グラム／リットルの銅濃度を有する。銅沈殿段階１０１０で利用する場合、低品質の電解質流１２５から銅が沈殿して、所望の銅が豊富な濃縮物を形成する。好ましくは、使用する時、低品質の電解質から銅が、少なくとも部分的に例えばＣｕＳのような硫化銅の形態で沈殿するように、沈殿が実施される。いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、前記の例示の銅沈殿工程の際の化学反応、例えば銅含有物質が主に黄銅鉱であるような化学反応は、以下のようになると考えられている：
ＣｕＦｅＳ２＋Ｃｕ＋２  →  Ｆｅ＋２＋２ＣｕＳ。
【００２７】
その他の銅鉱物及びその他の硫化物は、同様の反応に従って異なる程度で反応して、銅沈殿物及び弱硫酸副産物を生成する。本発明の任意の態様によれば、銅分離段階１０１０は、約７０℃〜約１８０℃、好ましくは約８０℃〜約１００℃のような僅かに高温、最も好ましくは約９０℃で実施される。必要であれば、加熱を、蒸気、電気加熱コイル、加熱ブランケット、プロセス流体熱交換、及び現在知られている又は今後開発されるその他の方法のような任意の従来の手段によって実施することができる。図１の例示の処理において、フラッシュ槽１０４０からの流れ１１９又は加圧浸出段階１０３０からの流れ１１８のようなその他の処理領域で発生した蒸気を、銅分離段階１０１０の処理容器へ導いて、沈殿処理を増強する上で望ましい熱を提供することができる。
【００２８】
任意の銅分離処理における滞留時間は、処理容器の動作温度及び銅含有物質の組成物のサイズ分布／表面積のような要因によって異なる場合があるが、一般的には、約２分間から約６時間の範囲である。好ましくは、条件は、有意な量の銅が沈殿するように選択される。例えば、銅の約９８％の沈殿のオーダーは、約９０℃で維持した処理容器にて約４時間で達成される。
【００２９】
銅含有物質供給流を処理のためにコンディショニングする時に考慮する他のパラメータは、（ｉ）供給流中の固体粒子と銅含有溶液供給流の総量の比率；（ｉｉ）溶液中の銅と銅含有物質の比率；（ｉｉｉ）温度；（ｉｖ）圧力；（ｖ）粘度；（ｖｉ）供給流のスラリー密度であり、（ｖｉｉ）その他の要因を適切に検討することもできる。これらのパラメータは、全ての場合において、下流の処理操作の全体的な効率に対して有意である場合も、ない場合もあるが、これらのパラメータは、装置の大きさ及び物質の仕様、エネルギー要件、及び処理設計のその他の重要な態様に影響を及ぼし得る。従って、複雑な又は資源集約的な処理段階における、これらの流れのパラメータの事前の計算調整は、選択した処理の経済効率に好ましい影響を与えることができる。例えば濾過系のような固液分離系、向流（ｃｏｕｎｔｅｒ-ｃｕｒｒｅｎｔ）デカンテーション（ＣＣＤ）回路、濃縮器等
が、これらのパラメータの調整に有用であり、産業界で広く使用されている。
【００３０】
図１で示す本発明の実施形態の一態様において、一般に銅藍／黄銅鉱粒子と酸を含有する生成物流１０２は、加圧浸出段階１０３０、第一電解抽出段階１０７０及び第二電解抽出段階１０９０で発生した酸と、ＳＯ２の結果として任意の銅分離段階１０１０で発生したあらゆる酸とを含有する。
【００３１】
本発明の例示的態様によれば、加圧浸出段階に入る銅含有物質流は、約１０〜約５０重量％の固体、好ましくは約２０〜約４０重量％の固体を含有する。生成物流１０２の固体濃度を望ましいパラメータに従って調整するため、且つ本発明の例示的実施形態に従って銅含有固体から酸保持溶液を分離するために、生成物流１０２を固液分離回路１０２０へ送る。本発明の例示的実施形態の一態様において、固液分離回路１０２０は、好ましくは、固液分離を実施する少なくとも一つの濃縮器を含む濃縮器回路１０２１を含む。説明した実施形態では、濃縮器回路１０２１の底流は、加圧浸出供給流１０３であり、オーバーフローは酸の流れ１１０である。好ましくは、酸の流れ１１０は、ごく僅かな量の銅しか含有しない。
【００３２】
プロセスから流出する酸の流れ１１０を、種々の方法で利用すること、処理すること、希薄化すること、溜めること、及び／又は処分することができ、その適切な選択は、大まかに経済及び規制の要因に依存する。説明した実施形態の一態様において、酸の流れは、例えば常圧浸出操作のような浸出操作に使用することが有益である可能性があり、ここで酸は、酸化銅、硫化銅、又はその他の金属酸化物／硫黄鉱物を浸出するために必要とされる。当該浸出操作は、堆積浸出、バット浸出、槽浸出、パッド浸出、又はその他の任意の同様の操作であってもよく、中程度の温度又は低温の加圧浸出操作であってもよい。酸は、鉱石中の酸消費構成成分との反応によって、このような操作で消費される。
【００３３】
図２において、濃縮器回路１０２１（図１）からの酸の流れ１１０を、常圧／加圧浸出操作２０１０に送る。本発明の例示的実施形態の一態様によれば、浸出操作２０１０は、従来の酸消費堆積浸出操作であり、銅鉱石２０１は、酸の流れ１１０と、及び場合により下流の溶媒／溶液抽出ユニット２０２０からのラフィネート流２０６のようなその他のプロセス流と接触する。堆積浸出操作としての浸出操作２０１０の例では、酸は鉱石堆積を通って下方にしみ出し、銅含有鉱石中の銅を硫酸銅の形態で可溶化して、銅が豊富な浸出貴液（ＰＬＳ）流２０３を形成する。加圧浸出操作としての浸出操作２０１０の例では、酸は、供給物質中の銅の可溶化を助長し、ＰＬＳ流を形成する。ＰＬＳ流２０３を、図２の溶媒／溶液抽出ユニット２０２０のような溶媒／溶液抽出ユニットへ送って、銅の電解抽出に適する高濃度で比較的に純粋な硫酸銅溶液を生成する。図２で示されている本発明の代替的態様によれば、ＰＬＳ流２０３を、溶媒／溶液抽出に付さなくてもよいが、代わりに、その他の銅含有プロセス流と混合してもよく、次に得られた流れを銅電解抽出回路へ送る。例えば、ＰＬＳ流２０３の全て又は一部分（破線）を銅含有溶液流１０６及び低品質の電解質流１１５と電解質再生槽１０６０（図１）の中で混合して、結果として生じた、電解抽出回路での銅電解抽出に適する生成物流を形成することができる。
【００３４】
流出する酸の流れ１１０が、酸含有副産物として使用されないか、又は別に利用されない場合、酸を、例えば、石灰岩又は石灰のような酸消費脈石（即ち、鉱物処理尾鉱）又は希薄化剤を使用して希薄化してもよい。希薄化試薬は基本的に無料であるため、酸消費脈石による希薄化は比較的に安価である可能性がある。一方、石灰岩又は石灰による希薄化は、両方の試薬に費用がかかるため、経済的にはあまり望ましくない場合がある。何れにしても、希薄化が望ましい場合は、現在知られている又は今後考案される酸希薄化のあらゆる方法を使用することができる。
【００３５】
本発明の前記実施形態の更なる態様によれば、前記で簡単に記述したように、酸の流れ１１０は、プロセス、例えば電解抽出プロセスで不純物を有利に除去することができる。このような不純物には、鉄、アルミニウム、マンガン、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、及び多くの場合に硫酸塩として存在するその他の金属イオンが、非限定的に挙げられる。除去されていないと、このような不純物は、有害なレベルに蓄積する場合があり、そのことは生産効率及び生成物（即ち銅カソード）品質に悪影響を与える場合がある。酸の流れ１１０中のこのような不純物の存在は、一般に、酸の流れ１１０の上記の取り扱いに悪影響を与えることはない。
【００３６】
図２で示されている本発明の例示的実施形態の一態様によれば、溶媒／溶液抽出ユニット２０２０は、二つのユニット操作、即ち、多段階を有し得る抽出操作及びそれに続く剥離操作で、堆積浸出からの銅含有ＰＬＳ流２０３を精製する。抽出段階では、ＰＬＳ流２０３は、銅選択的抽出試薬（即ち抽出剤）が溶解している希釈剤（例えば、灯油）からなる有機相と接触する。溶液が接触すると、有機抽出剤は、ＰＬＳから銅を化学的に除去し、水性ラフィネート流を形成する。続いてラフィネート及び有機物の流れ（ｏｒｇａｎｉｃ  ｓｔｒｅａｍ）を沈降機で分離する。有機相と水相を沈降機で分離した後、水相の一部分（流れ２０６）を一般的には一つ以上の浸出操作に戻し、常圧浸出工程２０１０の鉱石からの銅を再度装填して、ＰＬＳを形成する。場合により、ラフィネート流２０６の一部分を銅分離工程１０１０で再利用することができる。有機物の流れは、剥離操作である、溶媒／溶液抽出処理の第二ユニット操作に進む。剥離操作において、有機物の流れは強酸電解質と接触する。この酸性溶液は抽出剤から銅を「剥離」して、有機相から実質的に銅を欠乏させる。装填した剥離溶液の水相（流れ２０４）の少なくとも一部分が、銅が「豊富な」溶液として電解抽出プラント２０３０へ進む。水性流２０４を電解抽出プラント２０３０で処理してカソード銅２０７を得て、本発明の例示的実施形態の一態様において、部分的に溶媒／溶液抽出ユニット２０２０で再利用することができる、銅を含有する低品質の電解質流２０８を得る。
【００３７】
本発明の一つの代替的態様によれば、水性流２０４を、溶媒／溶液抽出ユニットを離れた直後に電解抽出に付さないで、代わりにその他の銅含有プロセス流と混合してもよく、次に得られた流れを電解抽出回路へ送ってもよい。例えば、水性流２０４（破線）の全て又は一部分を銅含有溶液流１０６及び低品質の電解質流１１５と電解質再生槽１０６０（図１）の中で混合して、結果として生じる、電解抽出回路１０７０での電解抽出に適する生成物流を形成することができる。このような場合では、溶媒／溶液抽出２０２０で使用される剥離溶液は、電解抽出回路１０７０からの使用済み電解質から構成され得る。
【００３８】
再び図１を参照すると、本発明のこの好ましい実施形態では加圧浸出供給流１０３である、濃縮器回路１０２１からの底流スラリーは、約４０〜約６０重量％の固体の組成を有し、残りは希酸溶液である。希酸溶液の一般的な組成は、濃縮器回路に導入される、プロセス水と酸の比率に依存する。
【００３９】
本発明の更なる態様において、コンディショニングされた銅含有供給流を、好ましくは加圧浸出のような適切なプロセスに付して、銅含有溶液１０６及び残渣１１４を含む生成物スラリー１０４を生成する。プロセスは、必要に応じて選択することができるが、一般に、溶媒／溶液抽出回路から得られる電解質流と同様の銅及び酸濃度を示す銅含有溶液１０６の生成を可能にする、即ち、銅含有溶液は、好ましくは電解抽出回路での処理に適する。溶媒／溶液抽出技法を使用することなく適切な銅含有溶液を生じる、任意の適切な技法又は技法の組み合わせを使用することができる。本発明の例示的実施形態において、図１で示すように、加圧浸出供給流１０３を加圧浸出段階１０３０に付して、銅含有生成物スラリー１０４を得る。
【００４０】
本発明の前記実施形態の一態様によれば、加圧浸出供給流１０３は加圧浸出に適切な容器に移される。この容器は、必要な処理滞留時間において所望の温度及び圧力条件で処理成分を含有するように適切に設計された任意の容器であり得る。例示的実施形態において、加圧浸出容器１０３１をこの目的のために使用する。圧浸出容器１０３１は、好ましくは水平多成分撹拌容器であるが、現在知られている又は今後考案されるその他の容器構成及び撹拌代替物を使用してもよい。加圧浸出供給流１０３を銅回収のために適切に調製することが可能なあらゆる加圧浸出容器を、本発明の範囲内で利用することができることが理解されるはずである。
【００４１】
一般に、黄銅鉱、輝銅鉱、又は銅藍のような銅含有物質中の銅の可溶化のための特定の条件下で、加圧浸出段階１０３０において起こる化学変換は、以下の通りである：
４ＣｕＦｅＳ２＋１７Ｏ２＋４Ｈ２Ｏ  →  ４ＣｕＳＯ４＋４Ｈ２ＳＯ４＋２Ｆｅ２Ｏ３
２Ｃｕ２Ｓ＋５Ｏ２＋２Ｈ２ＳＯ４  →  ４ＣｕＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ
ＣｕＳ＋２Ｏ２  →  ＣｕＳＯ４。
【００４２】
望ましい場合、加圧浸出の際の条件を、供給流に含有されている硫化物硫黄の一部分が、硫酸塩の代わりに元素の硫黄に変換されるように制御することができる。硫酸塩の代わりに硫黄を形成する黄銅鉱及び銅藍の画分は、以下の反応に従って反応すると考えられる：
４ＣｕＦｅＳ２＋４Ｈ２ＳＯ４＋５Ｏ２  →  ４ＣｕＳＯ４＋２Ｆｅ２Ｏ３＋８Ｓ０＋４Ｈ２Ｏ
２ＣｕＳ＋２Ｈ２ＳＯ４＋Ｏ２  →  ２Ｃｕ＋２＋２ＳＯ４−２＋２Ｈ２Ｏ＋２Ｓ０。
【００４３】
例えば加圧浸出容器１０３１における加圧浸出は、好ましくはこれらの（又はその他の）処理を使用する銅の可溶化を促進するように適切に選択して実施される。一般に、加圧浸出容器における温度及び圧力は慎重に制御されなければならない。例えば、本発明の一態様によれば、加圧浸出容器１０３１の温度は、約１００℃〜約２５０℃、好ましくは約１４０℃〜約２３５℃に維持される。本発明の一実施形態の一態様によれば、加圧浸出容器１０３１の温度は、約１４０℃〜約１８０℃、又は約１５０℃〜約１７５℃の範囲に有利に維持される。本発明の別の実施形態によれば、加圧浸出容器１０３１の温度は、約２００℃〜約２３５℃、又は約２１０℃〜約２２５℃の範囲に有利に維持される。
【００４４】
本発明の一態様によれば、加圧浸出容器１０３１の加圧浸出の間、十分な酸素１１２を容器内に注入して、約５０〜約２５０ｐｓｉｇ、好ましくは約７５〜約２２０ｐｓｉｇ、最も好ましくは約１５０〜約２００ｐｓｉｇの酸素分圧を維持する。更に、中程度の温度の加圧浸出の性質のため、加圧浸出容器における全動作圧力（酸素分圧及び流圧を含む）は、一般に過圧であり、好ましくは約１００〜約７５０ｐｓｉｇ、より好ましくは約２５０〜約４００ｐｓｉｇ、最も好ましくは約２７０〜約３５０ｐｓｉｇである。
【００４５】
多くの金属硫化物の加圧浸出は極めて発熱的なプロセスであり、発生した熱は、一般に、加圧浸出供給流１０３を所望の動作温度に加熱する上で必要なものよりも多いため、好ましくは冷却液１１１を、加圧浸出の際に加圧浸出容器１０３１の中で加圧浸出供給流１０３と接触させる。冷却液１１１は、好ましくはプロセス水であるが、精製過程内又は外部供給源からのあらゆる適切な冷却流体であることができる。本発明の例示的実施形態において、十分な量の冷却液１１１を加圧浸出容器１０３１に添加して、約３〜約１５重量％の固体の範囲の固形分を生成物スラリー１０４に生じる。本発明の一態様によると、図３を一時的に参照して、加圧浸出容器の冷却は、後に続く一つ以上の電解抽出段階からの低品質の電解質１２３を再利用することによって達成できる。例えば、図３で示されているように、好ましくは低品質の電解質流１０８を、第一電解抽出回路１０７０から加圧浸出工程１０３１へ向かわせる。
【００４６】
加圧浸出のための滞留時間は、一般に、銅含有供給流の組成、その粒径、並びに加圧浸出容器の動作圧力及び温度を含む多数の要因によって異なる。本発明の例示的実施形態の一態様において、黄銅鉱の加圧浸出のための滞留時間は、約３０〜約１８０分間、より好ましくは約６０〜約１５０分間、最も好ましくは約８０〜約１２０分間の範囲である。
【００４７】
本発明の例示的態様によれば、流れ１０３の中程度の温度の加圧浸出は、分散剤１２７の存在下で実施される。本発明の前記態様に有用である適切な分散剤には、例えば、リグノスルホン酸ナトリウム及びカルシウムのようなリグニン誘導体のような有機化合物、例えばケブラチョ、オルトフェニレンジアミン（ＯＰＤ）のようなタンニン化合物、例えばアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムのようなアルキルスルホン酸、及び上記の組み合わせが挙げられる。分散剤１２７は、中程度の温度の加圧浸出の温度範囲（即ち、約１４０℃〜約１８０℃）で、中程度の温度の加圧浸出処理の間に生成される元素の硫黄を分散する上で十分に長い間分解に抵抗し、銅の抽出を低減する場合がある、元素の硫黄による銅分の不動態化を防ぐ望ましい結果を達成する、任意の化合物であることができる。分散剤１２７を、所望の結果を達成する上で十分な量及び／又は濃度で、加圧浸出容器中に導入することができる。本発明の例示的実施形態の一態様において、黄銅鉱濃縮物１トン当たり約２〜約２０キログラムの量、より好ましくは１トン当たり約４〜約１２キログラムの量、より好ましくは１トン当たり約６〜約１０キログラムの量のリグノスルホン酸カルシウムを使用して、黄銅鉱の加圧浸出の際に好ましい結果を達成することができる。
【００４８】
本発明の別の態様において、銅含有溶液を、一つ以上の化学的及び／又は物理的な処理工程によって電解抽出のためにコンディショニングする。銅含有物質供給流を本発明の上記の態様における処理のためにコンディショニングするのとほぼ同様に、本発明の電解抽出回路で使用することが意図される銅含有溶液をコンディショニングして、組成、成分濃度、容量、温度、並びに／又はその他の物理的及び／若しくは化学的パラメータを所望の値に調整する。一般に、適切にコンディショニングした銅含有溶液は、酸溶液中に比較的高濃度の銅を含有し、比較的少ない不純物しか含有しない。好ましくは、電解抽出回路に入る銅含有溶液の状態は、一定レベルを保持して、カソード銅生成物の品質及び均質性を向上する。
【００４９】
本発明の例示的態様において、銅含有溶液の電解抽出のためのコンディショニングは、前の処理工程からの生成物スラリーの特定の物理的パラメータを調整することよって始まる。前の処理工程が加圧浸出である場合の本発明の例示的実施形態において、生成物スラリーの温度及び圧力を低減することが望ましい。好ましい生成物スラリーの温度及び圧力特性をそのように調整する例示の方法は、常圧フラッシュである。
【００５０】
従って、図１で示されている実施形態の例示的態様によれば、加圧浸出容器１０３１からの生成物スラリー１０４を、常圧フラッシュ槽１０４０又はその他の適切な常圧系においてフラッシュして、圧力を逃がし、蒸気の放出によって生成物スラリー１０４を蒸発冷却して、フラッシュ生成物スラリー１０５を形成する。フラッシュ生成物スラリー１０５は、好ましくは、約９０℃〜約１０１℃の範囲の温度、約４０〜約１２０グラム／リットルの銅濃度、及び約１０〜約６０グラム／リットルの酸濃度を有する。しかし、本発明の一態様において、フラッシュ生成物スラリー１０５は、例えば、加圧浸出の副産物である酸化鉄、元素の硫黄、貴金属、及び電解抽出回路への供給流に望ましくないその他の成分を含有する粒子状固体残渣も含有する。従って、上記で考察した同じ原則に従って、フラッシュ生成物スラリーを、スラリーの液体部分、即ち所望の銅含有溶液が、好ましくは、更なる処理に付される場合があるスラリーの固体部分から分離するように、固液分離処理に付すことが望ましい。
【００５１】
再び図１を参照すると、本発明の説明した実施形態において、フラッシュ生成物スラリー１０５を、ＣＣＤ回路１０５１のような固液分離段階１０５０へ向かわせる。本発明の代替的実施形態では、固液分離段階１０５０は、例えば、濃縮器又はフィルターを含んでもよい。処理物質収支、環境規制、残渣の組成、経済上の考慮等のような種々の要因が、固液分離段階１０５０でＣＣＤ回路、濃縮器、フィルター又はその他の適切な装置を使用するかどうかの決定に影響を与える場合がある。本発明の例示的実施形態の一態様において、ＣＣＤ回路１０５１は、洗浄水１１３による残留物の流れの従来の向流洗浄を使用して、浸出銅を回収して銅含有溶液生成物とし、先の貴金属回収処理又は残渣処分の何れかへ進む可溶性銅の量の最小限にする。好ましくは高い洗浄率を使用して、固液分離段階１０５０の有効性を増大させる、即ち比較的大量の洗浄水１１３をＣＣＤ回路１０５１中の残渣に加える。好ましくは、残留スラリー流の溶液部分をＣＣＤ回路１０５１中で洗浄水１１３により希釈して、残留物の流れ１１４中の溶液部分において銅濃度を約５〜約２００百万分率（ｐｐｍ）にする。本発明の例示的実施形態の一態様によれば、固液分離段階１０５０への化学試薬の添加は、プロセス流から有害な構成成分を除去するために望ましい場合がある。例えば、ポリエチレンオキシドを添加して、沈殿によるシリカの除去を実施することができるか、又はその他の凝集剤及び／若しくは凝固剤を利用して、プロセス流からその他の望ましくない種を除去してもよい。かかる適切な化学試薬の一つは、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能なＰＯＬＹＯＸＴＭ  ＷＳＲ−３０１である。
【００５２】
その組成に応じて、固液分離段階１０５０からの残留物の流れ１１４を、溜めるか、処分するか、又は例えば貴金属回収のような更なる処理に付すことができる。例えば、残留物の流れ１１４が経済的に有意な量の金、銀、及び／又はその他の貴金属を含有する場合、この金の画分をシアン化プロセスによるか、或いは現在知られているか又は今後考案されるその他の適切な回収プロセスによって回収することが望ましい場合がある。金又はその他の貴金属が残留物の流れ１１４からシアン化技法により回収される場合、元素の硫黄、鉄沈殿物、未反応銅鉱物、酸、並びに可溶性銅及び可溶性不純物のような流れ中の不純物の含有量を、好ましくは最小限にする。このような物質は、シアン化処理において高い試薬消費を引き起こし、従って貴金属回収操作の費用を増大させ得る。上記で記述したように、従って、続く貴金属回収の条件を最適化する試みにおいて、大量の洗浄水又はその他の希釈剤を固液分離処理において使用して、固体を含有する残留物の流れ中の銅及び酸のレベルを低く維持することが好ましい。
【００５３】
前述の通り、電解抽出回路へ入る銅含有溶液の状態を慎重に制御すること、特に、実質的に一定の銅組成を維持することは、とりわけ、カソード上の銅の均一のメッキを可能にすること、及び銅生成物を劣化し、従ってその経済的価値を低減する場合がある銅カソードの多孔質表面を回避することによって、電解抽出銅の品質を向上することができる。本発明の前記態様によれば、当該プロセス制御は、選択したシステム及び／又は方法が電解抽出回路への十分に一定した供給流を維持する限り、種々の技法及び機器構成の何れかを使用して達成することができる。
【００５４】
再び図１を参照すると、本発明の例示的態様において、固液分離段階１０５０からの銅含有溶液流回路１０６を電解質再生槽１０６０へ送る。電解質再生槽１０６０は、第一電解抽出回路１０７０のプロセス制御を適切に助長する。このことは以下で更に詳細に考察する。一般に約４０〜約１２０グラム／リットルの銅及び約１０〜約６０グラム／リットルの酸を含有する銅含有溶液流１０６を、好ましくは、低品質の電解質流１１５と、電解質再生槽１０６０中で、生成物流１０７を生じる上で適した率で混合し、その条件は、第一電解抽出回路１０７０で得られた最終産物を最適化するために制御することができる。
【００５５】
図２で示されている本発明の代替的実施形態を簡潔に参照すると、図１で示す実施形態と関連して考察されたプロセス制御原則に従って、追加の低品質の電解質流２０５を低品質の電解質流１１５及び銅含有溶液流１０６と、電解質再生槽１０６０中で混合して、生成物流１０７を生成することができる。この代替的実施形態の一態様において、低品質の電解質流２０５は、好ましくは低品質の電解質流１１５と同様の組成を有する。更に、上記で考察したように、例えばＰＬＳ流２０３（図２）又は第二電解抽出回路１０９０（図３）からの低品質の電解質流１２３の一部分のようなその他の流れを、混合するために電解質再生槽１０６０に導入することができる。
【００５６】
再び図１を参照すると、好ましくは、生成物流１０７の銅組成は、実質的に一定に維持されている。生成物流１０７は一般的な条件下で銅溶解限度までの銅濃度を含有する場合があるが、好ましくは、生成物流１０７は、約１５〜約８０グラム／リットル、より好ましくは約２０〜約６０グラム／リットル、多くの場合３０グラム／リットルを越える銅濃度を有する。本発明の例示的実施形態の一態様において、低品質の電解質流１１５及び銅含有溶液流１０６を電解質再生槽１０６０へ供給するパイプラインのそれぞれに制御バルブを配置して、槽内の混合の制御を助長する。
【００５７】
図１を参照すると、生成物流１０７からの銅を適切に電解抽出して、純粋なカソード銅生成物を得る。本発明の種々の態様によれば、銅含有溶液を適切にコンディショニングすることにより、銅含有溶液を電解抽出回路に入れる前に溶媒／溶液抽出プロセスに付すことなく、高品質で均質にメッキされたカソード銅生成物１１６を得ることができるプロセスが提供される。
【００５８】
当業者は承知しているように、銅及びその他の金属分の電解抽出のために種々の方法及び装置が利用可能であり、選択された方法又は装置に必須のプロセスパラメータが満たされるのであれば、これらの内の何れも本発明における使用に適切である。便宜上及び本発明の幅広い理解のために、本発明の種々の実施形態と関連して有用な電解抽出回路は、操作のために従来の方法で構成され、配置された電解抽出回路を含むことができる。電解抽出回路は、槽の長軸に対して垂直に配列された平坦な鉛合金のアノードと交互に平行に吊された平坦な銅のカソードを備える細長い長方形の槽として構成された、電解抽出セルを含むことができる。銅含有浸出溶液を槽の例えば一端に提供して、平行のアノードとカソードの面に対して垂直に流してもよく、電流を印加すると、銅はカソードに析出し得、水は電気分解されて酸素及びプロトンをアノードに形成し得る。
【００５９】
酸溶液から銅を電解抽出する主な電気化学反応は以下の通りであると考えられる：
２ＣｕＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ  →  ２Ｃｕ０＋２Ｈ２ＳＯ４＋Ｏ２
カソード半反応：Ｃｕ２＋＋２ｅ−  →  Ｃｕ０
アノード半反応：２Ｈ２Ｏ  →  ４Ｈ＋＋Ｏ２＋４ｅ−。
【００６０】
再び図１に戻ると、本発明の例示的実施形態において、生成物流１０７を、電解質再生槽１０６０から、一つ以上の従来の電解抽出セルを含有する電解抽出回路１０７０へ向かわせる。しかし、上記で参照された反応か、そうでなければ別の方法に従って酸溶液から銅を電解抽出する上で適した現在知られている又は今後考案されるあらゆる方法及び／又は装置が、本発明の範囲内である。
【００６１】
本発明の例示的態様によれば、電解抽出回路１０７０は、カソード銅生成物１１６、場合によりオフガス流（ｏｆｆ  ｇａｓ  ｓｔｒｅａｍ）１１７、及び本明細書で低品質の電解質流１０８及び１１５と呼ばれる比較的多量の銅含有酸を生じる。上記で考察したように、図１に示す実施形態において、低品質の電解質流１０８は、低品質の電解質流１２５（本明細書以下で考察する通り、第二電解抽出回路１０９０からの低品質の電解質流１２３の一部分を含む場合がある）を介して銅沈殿段階１０１０へ向けられ、低品質の電解質流１１５は、電解質再生槽１０６０へ向けられる。当業者は承知しているように、電解抽出回路１０７０から方向付けられた低品質の電解質流の流量、流れ方向、又はその他の態様を調節して、記載された発明の効率を更に最大化することが好ましい場合がある。
【００６２】
好ましい代替的実施形態の例示的態様によれば、低品質の電解質流１０８の一部分を、加圧浸出供給段階１０３１へ向かわせる。低品質の電解質流１０８は、加圧浸出供給流１０３と組み合わせて、本発明の作動及び経済効率を更に最大化する上で十分な銅濃度を示す場合がある。又、上記で簡潔に示されているように、流れ１０８は適切な冷却液を加圧浸出工程１０３１に提供することができる。
【００６３】
再び図３を参照すると、本発明の態様の例示的代替案において、全ての銅含有流１０６が、電解質再生槽１０６０へ向かわない場合がある。本発明の種々の実施形態に従って最適な作動及び経済効率を達成するために、銅含有供給流１０６の一部分を電解抽出以外の操作に向かわせることが望ましい場合がある。図３に表すように、銅含有流１０６の一部分を加圧浸出供給流１０３へ向かわせる場合もある。更に、銅含有供給流１０６の一部分を沈殿段階１０１０へ向かわせてもよい。
【００６４】
再び図１を参照すると、第一電解抽出回路１０７０からの電解質流１２０、例えば、その他の処理操作に再利用されない、第一電解抽出回路１０７０で生成された低品質の電解質の少なくとも一部分を、第二電解抽出回路１０９０において更なる処理に付す。実施形態の例示的態様において、低品質の電解質流１２０を電解質再生槽１０８０へ送る。電解質再生槽１０８０は、電解抽出回路１０９０の処理制御を適切に助長し、これは以下で更に詳細に考察する。一般に約２０〜約４０グラム／リットルの銅及び約１００〜約１８０グラム／リットルの酸を含有する低品質の電解質流１２０を、好ましくは、第二電解抽出回路からの低品質の電解質流１２３と、電解質再生槽１０８０中で、生成物流１２１を生じる上で適した率で混合し、その条件は、電解抽出回路１０９０から得られた生成物を最適化するために選択することができる。
【００６５】
図１を参照すると、生成物流１２１からの銅を適切に電解抽出して、純粋なカソード銅生成物を得る。本発明の種々の態様によれば、銅含有溶液を適切にコンディショニングすることにより、銅含有溶液を電解抽出回路に入れる前に溶媒／溶液抽出処理に付すことなく、高品質で均質にメッキされたカソード銅生成物１２２を得ることができるプロセスが提供される。
【００６６】
実施形態の更なる例示的態様によれば、第二電解抽出回路１０９０は、カソード銅生成物１２２、オフガス、及び残りの量は図１で低品質の電解質流１２３と呼ばれる銅含有酸を生じる。一つの例示的実施形態によれば、低品質の電解質流１２３の少なくとも一部分は、生成物流１２１を生じる上で適した量で電解質再生槽１０８０へ方向付けられ、その条件は、第二電解質再生回路１０９０で得られた生成物を最適化するように選択することができる。場合により、低品質の電解質流１２３の一部分を、流れ１２５（又、第一電解抽出回路１０７０で生成された低品質の電解質の一部分を含んでもよい）を介して銅分離段階１０１０に再利用してもよい。
【００６７】
図３で示されているように、本発明の種々の例示的実施形態によれば、低品質の流１２３を、場合により、その全体又は一部分を、電解質再生槽１０８０、電解質再生槽１０６０、及び／又は銅沈殿段階１０１０へ向かわせる。当業者は、本発明のその他の流れに対する流量制御及び操作を有効に管理する能力を理解する。図１及び図３でそのように示されてはいないが、低品質の電解質流１２３の少なくとも一部分を、場合により、図２で示されているような処理に従って更に処理するように、方向付けてもよい。
【００６８】
本発明を多数の例示的実施形態を参照して上記に記載してきた。本明細書で示され、記載されている特定の実施形態は、本発明の例示及びその最良の形態であり、本発明の範囲をいかようにも制限することが意図されていないことが理解されるはずである。本開示内容を読む当業者は、本発明の範囲を逸脱しない限り、例示的実施形態に変更及び修正を行ってもよいことを理解する。例えば、銅によって参照が行われてきたが、本発明は、金属含有物質からのその他の金属の回収にも適用できることが意図される。更に、例えばプロセス流をコンディショニングするため及び銅を沈殿するための技法及び装置のような本発明の特定の好ましい態様が、例示的実施形態に関して本明細書で記載されているが、本発明の当該態様は、現在知られている又は今後考案されるかなり多くの適切な手段によって達成することができる。従って、これら及びその他の変更又は修正は、本発明の範囲内に含まれることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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